WO2009115913A2 - Processo de utilização e criação de papel à base de fibras celulósicas naturais, fibras sintéticas ou mistas como suporte físico e meio armazenador de cargas eléctricas em transístores de efeito de campo com memória auto-sustentáveis usando óxidos semi-condutores activos - Google Patents

Processo de utilização e criação de papel à base de fibras celulósicas naturais, fibras sintéticas ou mistas como suporte físico e meio armazenador de cargas eléctricas em transístores de efeito de campo com memória auto-sustentáveis usando óxidos semi-condutores activos Download PDF

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Rodrigo FERRÃO DE PAIVA MARTINS
Elvira Maria Correia Fortunato
Luís Migual NUNES PEREIRA
Pedro Miguelpt CÂNDIDO BARQUINHA
Nuno Filipe De Oliveira Correia
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Universidade Nova De Lisboa
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates generally to the use of cellulosic fibers.
  • paper natural, synthetic or mixed fibers bonded both physically and chemically by hydrogen bridges, commonly referred to as paper in its different forms and constitutions, to function simultaneously as a physical carrier and constituent element of type n or type memory effect field effect transistors p having the ability to store electrical and ionic charges for at least 20 hours by stimulating an electric field and to erase such information when an electric field of equal intensity and opposite to that used to record the information is applied. That is, the use of paper as an active element constituting field-effect transistors with memory capacity wherein the discrete active region of channel (1) is comprised of a multi-compound oxide such as gallium, indium and zinc oxide.
  • the dielectric (2) is composed of the volume of paper made of cellulosic fibers on which the semiconductor is deposited with the ability to greatly increase the retention capacity of electric and ionic charges to a stimulus.
  • the symmetric source and drain regions (5) consist of a titanium and gold or titanium and aluminum or chromium and aluminum or silver and aluminum alloy or a high conductivity degenerate semiconductor oxide such as indium and zinc oxide zinc and gallium oxide, or tin oxide, in constituent ratios ranging from 0.1% to 99.9% allowing the integration of semiconductor containing fibers and respective interfaces between layers contain a nanoscale thickness film for adapting them (4) and in which there is a continuous door electrode (3 J where the step voltage for storing or erasing the electric charges consisting of either material is applied. that make up the drain or source regions but located on the other side of the paper sheet.
  • the present invention is based on the use of cellulosic base paper and
  • the memory effect transistors thus produced can be used in electronic and electronic optics, namely in the provision of circuits and systems with temporary nonvolatile memory, in recording circuits, logic circuits, digital circuits, ring oscillators, among others.
  • advantage of the role being the physical medium itself, being flexible and disposable.
  • the target devices of the present invention may use a protective or final encapsulating layer such as magnesium fluoride and also have as active semiconductor constituent of the organic semiconductor channel region such as N, N'-diphenyl-N N-bis [3-methylphenyl] -1,3-biphenyl-4,4'-amine; tris- 8 hydroxyquinolinolate.
  • a protective or final encapsulating layer such as magnesium fluoride and also have as active semiconductor constituent of the organic semiconductor channel region such as N, N'-diphenyl-N N-bis [3-methylphenyl] -1,3-biphenyl-4,4'-amine; tris- 8 hydroxyquinolinolate.
  • the materials to be deposited on paper to constitute the creation of the final device may be made using deposition technologies. physics, chemistry and non-chemistry of reactive and non-reactive atomic scale thin films made at temperatures close to ambient temperature,
  • the referenced techniques allow the controlled growth of films with thicknesses between 1 nm and 50 ⁇ m of inorganic and organic materials without damaging the paper or the electronic performance of the deposited materials.
  • the present invention describes a method of manufacturing a nonvolatile memory active field-effect semiconductor electronic or optoelectronic device that incorporates a thin film, called paper (2), based on natural cellulosic fibers, synthetic or mixed dielectric fibers of said device.
  • said film (2) further acts as a substrate of said device, making it self-sustaining.
  • An even more preferred embodiment of the present invention has the feature that it incorporates one or more additional organic or inorganic components having electrical characteristics of a metal (3,5), semiconductor (1), insulator (6) or adaptation (4), in single, composite or multilayer structures, discreetly or continuously deposited on both paper surfaces.
  • a further preferred embodiment of the present invention has the particularity of incorporating said components at temperatures close to room temperature and which may optionally be annealed to 200 ° C.
  • a still further preferred embodiment of the present invention is that it comprises the deposition of components by one or more of the following methods: by resistive thermal evaporation or vacuum electron gun, direct current or radio frequency or ultra high frequency sputtering; assisted or not by magnetron, chemical vapor decomposition assisted or not by radio frequency or ultra high frequency, inkjet printing, chemical emulsion.
  • a still more preferred embodiment of the present invention has the feature of depositing conductive component (s) (3, 5) comprising organic or inorganic conductive material, metallic or high conductivity semiconductor oxide, up to 30 ⁇ m thick.
  • a still still more preferred embodiment of the present invention has the feature of depositing semiconductor component (s) (1) comprising a covalent or single or composite ionic or organic inorganic material of thickness between 1 nm and 50 ⁇ m, preferably alloys. silicon or zinc-based multicomposite oxides.
  • Another preferred embodiment of the present invention is that it comprises semiconductor an ionic oxide, the function of which is to permit the
  • interconnecting the coated fibers with the active semiconductor oxide at the channel region terminals their use as drain and source regions (5) being preferably based on zinc and indium alloys.
  • a still further preferred embodiment of the present invention has the feature of incorporating metal (3) -polymer (2)-semiconductor (1) electrode-like structures, wherein the paper of natural or synthetic or mixed cellulosic origin functions simultaneously as dielectric and element capable of inducing and storing charges on the fiber, the active semiconductor or the paper semiconductor interface.
  • a still more preferred embodiment of the present invention has the particularity of applying to said paper of natural or synthetic or mixed cellulosic origin a passivation or adaptation layer (4) prior to depositing any other component element of the final device.
  • a still still more preferred embodiment of the present invention has the particularity that said passivation or adaptation layer (4) to be applied comprises high electrical resistivity covalent or ionic dielectric material, in particular with thicknesses of 1 nm to 500 nm, more than two orders of magnitude less than the thickness of the paper fibers.
  • Another embodiment of the present invention has the feature of encapsulating the final device by a dielectric (6) up to 30 ⁇ m thick.
  • a still further preferred embodiment of the present invention has the feature that said film (2) comprises natural or synthetic cellulosic fibers produced by regeneration, dissolution or mixed techniques having the ability to have spontaneous electrical polarization wherein the dielectric has quasi-charge. permanently stored regardless of any applied electric field, behaving similarly to electrets.
  • a still more preferred embodiment of the present invention is that the cellulosic fibers of said paper (2) are embedded in an ionic resin or glue whose electronegativity is controlled, preferably by addition of cationic species such as aluminum.
  • the present invention further describes a nonvolatile memory active field-effect semiconductor electronic or optoelectronic device comprising a thin film, called paper (2), based on natural cellulosic fibers, synthetic fibers or mixed dielectric fibers of said device.
  • a preferred embodiment of the present invention has the feature that said film (2) further acts as a substrate of said device, making it self-sustaining.
  • Another more preferred embodiment of the present invention is that it further comprises one or more components, of organic or inorganic origin, having electrical characteristics of a metal (3,5), semiconductor (1), insulator (6) or of adaptation (4), in singular, composite or multilayer structures, discreetly or continuously deposited on both surfaces of the paper.
  • a still more preferred embodiment of the present invention is that the conductive component or components (3, 5) comprise organic or inorganic conductive material, metallic or high conductivity semiconductor oxide with thicknesses up to 30 ⁇ .
  • the semiconductor component (s) (1) comprises covalent or single ionic or composite inorganic or organic material, with a thickness between 1 nm and 30 ⁇ m, preferably alloys. silicon or zinc multi-compound oxides.
  • Another more preferred embodiment of the present invention is that it comprises as semiconductor an ionic oxide, the function of which is to permit the
  • interconnecting the coated fibers with the active semiconductor oxide at the channel region terminals their use as drain and source regions (5) being preferably based on zinc and indium alloys.
  • a still further preferred embodiment of the present invention is that it comprises metal electrode (3) - paper composed of (2) - semiconductor (1), wherein paper of natural or synthetic cellulosic origin or The mixed system functions simultaneously as a dielectric and element capable of inducing and storing charges on the fiber, the active semiconductor or the paper semiconductor interface.
  • a still further preferred embodiment of the present invention is that it comprises a passivation or adaptation layer (4) directly on the paper (2) prior to depositing any other component element of the final device.
  • Another more preferred embodiment of the present invention has the particularity that said passivation or adaptation layer (4) to be applied comprises material covalent or ionic dielectric with high electrical resistivity, in particular with thicknesses up to 500 nm, more than two orders of magnitude less than the thickness of the paper fibers.
  • Another even more preferred embodiment of the present invention is that the end device is encapsulated by a dielectric (6) up to 30 ⁇ m thick.
  • a still further preferred embodiment of the present invention is that the devices are in the form of an n or p type transistor capable of storing electrical and ionic charges along the paper making fibers (2) as a function of electronegativity when subjected to a positive or negative step voltage applied to the gate electrode (3) and to maintain the charges after the application of that voltage, operating in floating gate mode.
  • Another preferred embodiment of the present invention is that it is capable of ensuring that information stored along the paper fibers can be completely removed or erased as long as a signal voltage contrary to that used to store the information is applied. of an intensity equal to or greater than that used to store the information.
  • Another more preferred embodiment of the present invention is that it is capable of storing in the same space distinct and written information with distinct potentials that the device is capable of selectively recognizing.
  • a still further preferred embodiment of the present invention is that it is such that stored information can be continuously accumulated by applying step voltages of different amplitudes to the continuous or non-continuous gate electrode (3) on the face. paper (2) opposite that containing the active semiconductor (1).
  • Another even more preferred embodiment of the present invention is that it is capable of storing the stored information not being completely erased if the applied counter voltage has a modulus value less than the voltage used to write the information.
  • a still further preferred embodiment of the present invention is that it comprises on the semiconductor layer (1) of the devices two deposited materials of high conductivity which are perfectly equal in conductivity and separated from distances which may vary from one another. 10 nm at 500 ⁇ , respectively referred to as the drain region and source region (5) and allowing the interconnection of paper fibers (2) containing the active semiconductor oxide on either side of the channel region.
  • drain and source regions comprise a continuous semiconductor with each other.
  • organic or inorganic ionic having a conductivity of at least three orders of magnitude greater than that of the semiconductor material placed on the paper fibers, and on which they have been deposited, designated channel region (1), with thickness as a function of fiber thickness containing the active semiconductor constituting the channel region and preferably ranging from 1 nm to 500 nm.
  • a still further preferred embodiment of the present invention is that the active semiconductor deposited on the paper fibers discreetly is replaced by two complementary electronic semiconductors (1, 7) ie p type n or vice versa, juxtaposed and separated from each other by distances between 50 nm and 10 ⁇ , forming a designated complementary device.
  • a still further preferred embodiment of the present invention has the feature that the two semiconductors (1, 7) are connected together by the same material to be respectively used as a drain and source for each other, functioning as a common electrode and comprising additionally two independent electronically deposited and electrically identical terminals (5) at each end of the complementary channel regions interconnecting the fibers (2) containing the respective active semiconductors (1, 7), designated source or drain or vice versa. -verse.
  • Another preferred embodiment of the present invention is that in the complementary device the two transistors are never simultaneously in the on state.
  • Another more preferred embodiment of the present invention is that in the complementary device, the stored information is only erased by applying an opposite signal voltage of the same intensity as that used to store the information on the gate electrode (3). .
  • a still further preferred embodiment of the present invention is that said paper (2) comprises natural, synthetic or blended cellulosic fibers produced by regeneration or dissolution techniques having the ability to have spontaneous electrical polarization as claimed.
  • the dielectric has quasi-permanent charges stored independently of any applied electric field, behaving similarly to electrets.
  • a still further preferred embodiment of the present invention is that the cellulosic fibers of said paper (2) are embedded in an ionic resin or glue whose electronegativity is controlled, preferably by addition of cationic species such as aluminum.
  • the present invention implements the use of synthetic or mixed natural cellulosic paper in addition to static or mere substrate functions for other active and dynamic functions thereby rehabilitating paper as a high-tech solution for low cost applications and, eventually disposable.
  • paper is prepared to determine the mode of distribution of fibers embedded in an ionic resin or glue whose electronegativity is controlled, preferably by addition of cationic species such as aluminum and their degree of compactness. which determine the value of their dielectric constant and thus the final capacity of the device into which it will be integrated.
  • cationic species such as aluminum and their degree of compactness. which determine the value of their dielectric constant and thus the final capacity of the device into which it will be integrated.
  • the nature of the stored static charges must be controlled independently of any applied electric field, resulting from the ionic nature of the resin and glues used, which transform the assembly, giving it a similar character to what This is the case with electrets with regard to the static charge retention process.
  • This treatment may consist of a simple oxygen plasma treatment of the paper surfaces, whether or not followed by the deposition of a small nanoscale dielectric film as a function of the degree of paper compactness and the desired load-storing effect.
  • the materials to be deposited on the paper faces will be organic or inorganic materials having characteristics of metallic, semiconductor and dielectric materials.
  • Metals to be used and processed by one of the abovementioned technologies (3) such as silver, aluminum, copper, titanium, gold, chromium and platinum, or any alloy resulting from the above-mentioned elements or their multilayer deposition, are used in the processing of electrical contacts of the so-called gate electrode or in the manufacture of the drain and source regions (5) to be deposited on the discrete active semiconductor multi-compound oxides used having resistivities of less than 1CHQ.cm.
  • the same function (3) and (5) includes any degenerate semiconductor oxides such as tin oxide, indium zinc oxide, tin doped indium oxide, gallium doped zinc oxide, aluminum-doped zinc oxide with resistivity less than 10 _3 Q.cm or organic semiconductor with conductive characteristics of a metal such as P-dot.
  • degenerate semiconductor oxides such as tin oxide, indium zinc oxide, tin doped indium oxide, gallium doped zinc oxide, aluminum-doped zinc oxide with resistivity less than 10 _3 Q.cm or organic semiconductor with conductive characteristics of a metal such as P-dot.
  • the type n or type p active semiconductors to be used for processing the discrete or continuous channel (1) region may be active organic or inorganic ionic. In terms of organic semiconductor materials, the following should be highlighted:
  • Zinc phthalocyanine among others, with resistivities ranging from 10 12 -10 ' 4 Q.cm.
  • ionic inorganic semiconductors to be used as discrete or continuous active semiconductor in the channel region they will mainly consist of nanocomposite or multi-compound oxides such as zinc oxide, tin oxide, indium oxide, titanium oxide, copper oxide, aluminum oxide, copper and aluminum oxide, nickel oxide, ruthenium oxide, cadmium oxide, tantalum oxide, indium zinc multi-compound oxides, gallium, indium and zinc multi-oxides, gallium, zinc and tin multi-compound oxides, copper and aluminum multi-compound oxides, silver and copper multi-compound oxides, titanium, copper, zinc, tin and silver multi-compound oxides, whatever the percentages of compositions of the constituent elements which may vary by themselves from 0.1% to 99.9% with resistivities ranging from 10 14 -10 4 Q.cm and thicknesses which may be up to 500 nm.
  • resistivities ranging from 10 14 -10 4 Q.cm and thicknesses which may be up to 500 nm.
  • these are essentially oxides and nitrogen compounds with thicknesses between 1 nm and 1000 nm such as silicon dioxide or silicon nitride, or magnesium fluoride, or mixtures of hafnia and alumina or silicon dioxide, or organic or other simple or multilayer material such as tantalum oxide, hafnia, zirconia, yttrium, alumina or compounds such as hafnia / tantalum oxide, alumina / tantalum, hafnia / alumina; silicon dioxide / tantalum pentoxide, tantalum yttrium; zixconia / tantalum, tantalum pentoxide / silicon dioxide, alumina / titanium oxide or PMMA, or POMA, or mylar, all processed at temperatures ranging from -20 ° C to 200 ° C, and beyond highly compact and with highly flat surfaces the material structures are either amorphous or un
  • the selection of the most suitable material or materials will be a function of the desired charge storage time and of these will exhibit the desired working function difference with the material constituting the channel in order to achieve the desired electrical insulation and in that the definition and spatial geometry of this device constituent is done using a normal lithographic technique, either by mask or by lithographic technique called lift-off.
  • MIS metal insulating semiconductor
  • the continuous door electrode (3) is deposited either directly or through an adaptation layer consisting of a highly conductive metal or oxide or a highly conductive organic material such as tetracene, pentacene, copper phthalocyanine,
  • Titanium oxide phthalocyanine and Zinc phthalocyanine among others. These devices will have mobility greater than 0.5 cm 2 ⁇ 1 . -1 , closed state / open state ratios greater than 10 4 , storage times greater than 1 hour, positive working threshold voltages for negative ne type transistors and pea transistors operating in either enrichment or depletion mode whether or not encapsulated (6). That is, to turn on they need to apply voltage or are already in the on state without applying any tension. In these devices the writing of the information (retention of electric charge due to electrons at or near the gate electrode or near the channel region as a function of the channel semiconductor type, respectively type p or type n) is applied by applying a higher absolute value voltage.
  • the operating threshold voltage of the device being the number of stored charges proportional to the applied voltage value that continuously varies between a minimum value equal to the threshold voltage and a maximum voltage corresponding to the electric charge saturation region in the active region of the channel.
  • CMOS or C-MESFET devices with nonvolatile memory capacity in which the material used simultaneously as a substrate and dielectric with the ability to store or induce the storage of electrical charges is discrete fiber paper and semiconductor type.
  • complementary devices incorporated into the device will be either ionic inorganic semiconductors or organic semiconductors, or any of their possible hybrid combinations deposited on the paper fibers as shown in Figure 6.
  • a device based on two field effect transistors one type p is another type n with a common port and where at the output one of its terminals (source and drain or vice versa) is common and the other two output terminals are independent and which application for example of a positive voltage transistor type n (1) is in the on and write state while the p-type transistor (7) is in the off or to erase the information, the opposite happens when a negative voltage is applied.
  • the present invention is intended to generate a novel application concept for cellulosic base paper and novel ionic inorganic semiconductors and single or hybrid organic semiconductors for nonvolatile memory applications for which no patent is known in the state of the art. features mentioned above.
  • This is MIS capacitor structure for application to non-volatile memory or non-volatile memory field effect transistors or non-volatile memory CMOS devices where the paper is both a supporting element and an active element that promotes the storage of charges and their combinations with inorganic semiconductor based on multi-compound oxides or organic semiconductors.
  • 103951 refers to electrochromic materials deposited on the paper and which maintain their oxidation state (oxidized or reduced) after removing the electrical stimulus which gave it. source. This effect is reversible.
  • This memory effect has nothing to do with the present invention where the nonvolatile memory effect is associated with a paper intrinsic feature and the innovation associated with the creation of new electronic devices based on the integration of cellulosic fibers from different origins over active semiconductors are deposited and whose surface integration is made through contacts with metallic characteristics that allow the interconnection of all fibers and their active semiconductors on the same face and in which the charge induction control is based on a gate electrode.
  • U.S. Patent No. 3,617,372, 1967 relates to electroconductive paper for electrostatic imaging, in which it operates in the field of papermaking by volume, containing polymeric chains of the hydroxyethyl group. and hydroxypropyl to match the paper to the image capture functions and provide contactless printing. It is expired. It had to do with the volume constituent of paper in the capture and recording of images, having nothing to do with the object of the present invention.
  • the Japanese patent JP2003123559, 'Forming method and its device for transparent conductive film, transparent conductive film and electronic paper' - aims at the production of transparent and low temperature conductive films, namely ITO (or ZnO), by the method plasma assisted chemical decomposition of vapors using gaseous forms of indium tin chloride and zinc nitrate (Zinc nitrate (Zn (N03) 2.6H20)) in an oxygenated atmosphere with or without an inert gas of the Argon type, deposited on polymeric membranes of polyiteophene or other organic-based material for use in so-called electronic paper (e-paper).
  • ITO or ZnO
  • the transparent conductive oxide will serve as an electrode for applying electric fields for tone control of images, for example those formed from liquid crystal orientation.
  • This patent deals with the process of obtaining the films, the system used and the physical - mechanical characteristics of the obtained films, such as adhesion. That is, the patent is directed to the production on conductive oxide organic substrates to be used simply as electrodes, not including in the patent the use of cellulosic paper simultaneously as a memory and sustaining electronic component of the device it incorporates.
  • US2004 / 0249055A1 'Paper latex coating using ionic monomer', refers to a paper coating containing copolymeric ionic monomers or the inclusion of these same monomers in the paper volume to optimize stability properties. and fluid retention, which are not the subject of the present invention.
  • Canadian Patent CA767053 'Electrically conductive paper' - refers to the coating of conductive volume cellulosic paper, coated with a photoconductive insulating material associated with the incorporation of zeolites, capable of ensuring a resistivity of less than 10 12 W .cm, aiming at the development and maintenance of electrostatic charges for information printing.
  • This is not the field of application of the present invention where the paper is intended to function as a dielectric capable of storing loads and simultaneously serving as a support element for the different components constituting the device to be developed on both sides of the paper.
  • Canadian Patent CA898082 'Polymeric quaternary derivatives of 4-vinyl pyridine in electrically conductive paper' is for the use of quaternary polymers capable of receiving photoconductive coatings capable of producing electrostatic copy paper. This is not the scope of the present invention.
  • the present invention is an integration of different technologies aimed at the creation of self-sustaining non-volatile memory effect electronic field effect devices consisting of cellulosic paper, its compounds or derivatives which determine the ultimate functionality of such products and systems.
  • FIG. 1 Schematic view of the basic structure of a capacitor consisting of
  • MIS capacitor Metal, Insulator, and Semiconductor unencapsulated or designated as MIS capacitor, according to legend:
  • 2- Paper consisting of fibers of natural or synthetic cellulosic origin or mixed chemically (resin and glue) or mechanically bonded together to function simultaneously as a discrete dielectric charge store and physical support of the electronic component;
  • 3- Door electrode acting as continuous electrical contact that also serves an electrode made of a metal or alloy or successive deposition of two metals or a high conductivity semiconductor oxide or high conductivity organic material.
  • Figure 2 Schematic view of a non-volatile memory effect type n or p field effect transistor with or without an adaptation layer of deposited materials and the two surfaces of the memory dielectric paper and where drain and source regions are deposited on the active semiconductor deposited on the fibers and that promotes the integration and bonding of the different fibers according to the caption:
  • 5- Source and or Drain Region of the field effect transistor consisting of a high conductivity organic semiconductor such as P-dot or a high conductivity single, composite or multi compound metal or oxide.
  • FIG. 1 Schematic view of a CMOS field effect device with non-volatile memory effect decapsulated with adaptation layers between the deposited materials and the two surfaces of the dielectric paper and on which the active semiconductors pen or vice versa. overlap the drain and source regions, according to the caption:
  • the present invention consists of the use of paper of cellulosic origin or
  • cellulosic compounds of different grammage and composition in the creation of nonvolatile memories in which the paper and its fibers act simultaneously as the physical support of single or integrated electronic and opto electronic devices and as dielectric capable of retaining or inducing electric and ionic charges in field effects based on multi-compound semiconductor oxides or organic semiconductors in single or hybrid form for the manufacture of the gate electrode, channel region, single or non-p-type drain regions, or the en-type complementary form work in the modes enrichment or depletion and suitability of deposition processes compatible with this process so as not to damage the paper to the remaining constituents of non-electronic memory.
  • the present invention provides a set of functions and techniques which, through innovative new processes, enable new products and systems that involve the role of the dual media and electronic function capable of retaining or inducing load retention. field effects in non-volatile p-type or n-type non-volatile memory effect field effect devices.
  • FIG 1 is an illustration of a Semiconductor Insulating Metal-type capacitor, referred to as an MIS structure where the interfaces of the two paper surfaces (2) may or may not be passivated by specific treatment in an oxygen plasma or by the deposition of a highly exposed film. insulator with dimensions in the order of nanometers (4).
  • the gate electrode 3 may be made of a metal or alloy or a continuous degenerate semiconductor oxide.
  • the active semiconductor may be an ionic organic or inorganic semiconductor (1) deposited on the paper fibers. Any of the components constituting the device may be manufactured by a conventional physical or physical or chemical or chemical deposition technique, as described below.
  • the principle of operation of the device is based on the so-called field effect in which the loads collected and / or stored along the fibers and surrounding resin are a function of how the fibers are associated along the layers that surround them. constitute the thickness of the paper, the electronegativity of the paper and the electric field applied to the gate electrode.
  • the voltage required to store the information is greater than the minimum voltage required to induce electrical charges through the paper to the semiconductor, and this value may vary in absolute value between 0.2 Volts and 100 Volts, essentially as a function of the thickness of the paper. role and the degree of compaction of cellulosic fibers.
  • the storage or retention time of electric charges may vary from 30 minutes to several hundred hours depending on the applied electric field, paper thickness, number of cellulosic fibers that make up the semiconductor resistivity paper, fiber electronegativity, ionic charges static on the paper and whether or not the paper surfaces are passivated and whether or not the device has been encapsulated.
  • a passivation film - which may be a ceramic
  • a passivation film - which may be a ceramic
  • the surface is prepared, it is transferred to the medium where the different steps will be processed, according to what you want to perform.
  • MAGNETRON ASSISTANT Cathodic spray (DC or RF respectively UHF), carried out in an argon atmosphere, with or without oxygen added during the manufacturing process and where the temperature of the substrate It is controlled (cooling) at depressions between 1 Pa and 10 ° Pa and where the target metal substrate distances range from 5 cm to 15 cm, depending on the size of the target to be used and the dimensions of the sheet of paper to be deposited.
  • Inkjet printing from a chemical solution contains organic or inorganic components to be deposited and where the minimum thickness of the deposited materials is 10 nm.
  • the depressions to be used range from 1 Pa to 10 " Pa and the oxygen partial pressure ranges from 10 -4 Pa to 10 2 Pa; and where the target substrate distances range from 5 cm to 15 cm, depending on the dimensions of the target to be used and the dimensions of the sheet of paper to be deposited.
  • the thicknesses to be used are of the order of 1-500 nm.
  • Radio frequency plasma assisted chemical decomposition of fumes or UHF are in the gaseous form using in the process depressions of the order of 10-200 Pa, power densities between 0.03-2 Wcm- 2 and excitation frequencies between 13.56 MHz and 60 MHz.
  • Useful thicknesses of the active semiconductor are in the range of 10-800 nm.
  • Inkjet printing from a chemical solution contains organic or inorganic components, where the minimum thicknesses of deposited materials are 1-500 nm.
  • the manufacturing process to be used is that indicated in item ii), using the same type of materials but now displaying electrical resistivities at least 3 orders higher than the active semiconductor whatever it is.
  • This section describes the method of processing encapsulated or unencapsulated n-type or p-type non-volatile memory effect field effect transistors with or without adaption layer at the paper interfaces as shown by way of example in FIGS. 2 working in the enrichment or depletion regime, ie they need or do not need to apply a voltage to the gate electrode to be in the on state or to store the information.
  • the role of paper associated with the field effect device is to provide the electrical insulation required for the process of inducing electrical charges at the semiconductor paper interface and storing them ie holding loads in the absence of any applied gate voltage until another voltage of equal intensity but the reverse signal is again applied to the door electrode.
  • FIG. 2 is a schematic view of a non-volatile memory effect field effect transistor showing fibers distributed over various planes and immersed in a resin and glue and also including passivation or adaptation of interfaces.
  • the materials to be used as an n-type or p-type active ion semiconductor for processing the channel region to be deposited on the fibers are essentially multicomposite such as zinc oxide, aluminum-bound zinc oxide. fluorine-bound tin oxide or copper oxide or cadmium oxide or silver oxide or silver oxide or indium and molybdenum composite alloys or indium and tin composite alloys or indium and zinc, or zinc and gallium alloys, or zinc and gallium indium alloys, or zinc and silver indium alloys, or zinc and zirconia indium alloys, or zinc and copper indium alloys, or indium zinc and cadmium, or alloys composed of indium zinc and tin, or alloys composed of gallium zinc and tin, or alloys composed of indium zinc and molybdenum, or alloys composed of hafnia or titania or alumina or oxide and tanta in compositions which may range from 0.1% to 99.9% of their constituents,
  • drain regions and source referenced with number 5 in figure 2 separated from 10 nm to 500 .mu.m, are used the same semiconductor previously referenced but now with lower resistivities between 10 ° -10 ° 6 Q.cm, or metals with or metal alloys or multilayer structures involving the following materials: titanium, aluminum, gold, silver, chromium, or molybdenum having lower resistances 5 ⁇ . ⁇ , using the same technologies as previously mentioned which allow the interconnection and bonding of fibers containing the active semiconductor.
  • Useful thicknesses of the drain and source regions range from 1-30000 nm depending on whether integration into a single fiber or integration and binding of several fibers containing the active semiconductor in the same plane.
  • one type does not function in enrichment mode as shown in reference (1) in FIGS. 3, and another type -is function as dynamic load, also operating in enrichment mode or one type transistor operating in enrichment mode.
  • indicated by reference (7) manufactured as described above with or without the passivation layer of both or one of the surfaces of the paper sheet and corresponding to the manufacture of a device called non-volatile memory C-MOS.
  • the two transistors are never simultaneously in the on state, allowing their use in the design of digital circuits and in the design of logic gates with the ability to store electrical charges.
  • the manufacturing process to be used and the thicknesses of its different constituents are those already mentioned for the manufacture of the field effect transistor with nonvolatile memory effect.
  • integrated circuits resulting from the use of this innovation are the entire electronics industry, the semiconductor industry ⁇ the memory and related industry, the logic circuit industry, the instrumentation and sensor industry, the medical and biotechnology industry, the optoelectronic industry, the micro and nanoelectronics industry.
  • Devices based on this invention are for direct application throughout electronics based on field effect devices with memory effect and may include information conduction and storage circuits (registers); design of logic circuits, namely buffer circuits and counters; capacitors with high load-holding capacity and others.
  • the present invention aims to develop and create a product or products using conventional simple and inexpensive processing techniques, which implies the use of processing techniques that are in line with the processing of thin films on both sides of the source paper. cellulosic at low temperatures leading to the creation of paper-e that will give way to the green electronics of the future.

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

A presente invencão consiste na utilizacáo e criacão de material à base de fibras celulósicas naturais, fibras sintéticas, ou mistas como suporte físico e meio armazenador ou indutor de armazenamento de cargas eléctricas e iónicas em transístores de efeito de campo singulares ou complementares como memória não volátil auto-sustentáveis usando semicondutores activos orgânicos ou inorgânicos para o fabrico das regiões de canal que se depositam sobre as fibras do material bem como de metáis ou semicondutores passivos para o fabrico do dreno e fonte, que permitem a interligacão das fibras, para além do contacto porta existente na outra face do papel, respectivamente tipo p ou n, nas formas monolíticas ou híbridas.

Description

Description
Title of Invention: PROCESSO DE UTILIZAÇÃO E CRIAÇÃO DE PAPEL À BASE DE FIBRAS CELULÓSICAS NATURAIS,
FIBRAS SINTÉTICAS OU MISTAS COMO SUPORTE FÍSICO E MEIO ARMAZENADOR DE CARGAS ELÉCTRICAS EM TRANSÍSTORES DE EFEITO DE CAMPO COM MEMÓRIA AUTO-SUSTENTÁVEIS USANDO ÓXIDOS SEMICONDUTORES ACTIVOS
Campo da Invenção
[1] A presente invenção refere-se, genericamente, à utilização de fibras celulósicas
naturais, fibras sintéticas, ou mistas unidas tanto fisicamente como quimicamente por pontes de hidrogénio normalmente designado de papel nas suas diferentes formas e constituições, a funcionar simultaneamente como suporte físico e elemento constituinte de transístores de efeito de campo com efeito de memória tipo n ou tipo p com a capacidade de armazenar cargas eléctricas e iónicas por um período superior a pelo menos 20 horas por estímulo de um campo eléctrico e de apagar essa informação quando um campo eléctrico de igual intensidade e oposto ao utilizado para gravar a informação for aplicado. Isto é, a utilização de papel como elemento activo constituinte de transístores de efeito de campo com a capacidade de memória em que a região de activa discreta do canal (1) é constituída por um óxido multicomposto como por exemplo óxido de gálio, índio e zinco, óxido de índio e zinco, óxido de zinco e estanho, óxido de gálio, estanho e zinco, óxido de zinco, azoto e arsénio, óxido de prata e alumina ou óxido de cobre zinco e alumínio em que os componentes do composto variam entre 0,1% e 99,9%, o dieléctrico (2) é composto pelo volume do papel constituído por fibras celulósicas sobre as quais se deposita o semicondutor com a capacidade de aumentarem desmesuradamente a capacidade de retenção de cargas eléctricas e iónicas a um estímulo de tensão na forma de degrau discreto e de as descarregar na sua quase totalidade (apagar a informação) imediatamente após a aplicação de um estímulo eléctrico com a mesma intensidade mas de sinal contrário ao utilizado para armazenar a informação e em que as regiões simétricas de fonte e dreno (5) são constituídas por uma liga metálica do tipo titânio e ouro ou titânio e alumínio ou crómio e alumínio ou prata e alumínio ou por um óxido semicondutor degenerado de elevada condutividade como o óxido de índio e zinco óxido de zinco e gálio, ou óxido de estanho, em proporções dos constituintes que variam entre os 0,1% e os 99,9% que permitem a integração das fibras que contêm o semicondutor podendo as respectivas interfaces entre camadas conterem uma película com a espessura da nano escala para a adaptação das mesmas (4) e em que existe um eléctrodo porta contínuo (3 J onde se aplica a tensão degrau para armazenamento ou apagamento das cargas eléctricas constituído por qualquer dos materiais que compõem as regiões de dreno ou fonte mas localizado na outra face da folha do papel.
[2] A presente invenção tem por base a utilização do papel de base celulósica e
constituído por fibras quimicamente unidas por pontes de hidrogénio ou prensadas de diferentes espessuras (entre os 1 micrómetros e os 8000 micrómetros), simultaneamente como suporte físico de dispositivos e seu constituinte integrante como elemento com a capacidade de proporcionar o isolamento eléctrico necessário entre um metal e um semicondutor activo depositado discretamente sobre as fibras não permitindo a circulação de cargas eléctricas através da fibra na ausência de qualquer campo eléctrico aplicado, mas sim a acumulação de cargas eléctricas nas suas duas interfaces que fazem um contacto físico com o eléctrodo porta (3) e a região do canal (3) constituída por um óxido semicondutor activo multicomposto depositado discretamente sobre as fibras, podendo conservar essas mesmas cargas após retirada do estímulo que lhe deu origem por um período que medeia entre a unidade ou as várias centenas de hora função do número de fibras existentes, sua distribuição, grau de compactação e forma de revestimento das suas superfícies directamente com os materiais que constituem respectivamente o eléctrodo contínuo porta ou a região discreta de canal ou através de uma nanocamada de adaptação (4).
[3] Na presente invenção o processamento do conjunto de materiais a depositar sobre o papel constituído por fibras celulósicas, daqui para diante designado simplesmente por papel é necessário que as tecnologias de fabrico desses filmes possam ocorrer a baixas temperaturas, nomeadamente a temperaturas inferiores a 200°C ou que quando recozidos, esta temperatura não seja ultrapassada.
[4] Os transístores com efeito de memória assim produzidos podem ser utilizados na opto electrónica e electrónica nomeadamente na concessão de circuitos e sistemas com memória não volátil temporária, em circuitos registadores, circuitos lógicos, circuitos digitais, osciladores em anel, entre outros tendo a vantagem de o papel ser o próprio suporte físico, serem flexíveis e descartáveis.
[5] Os dispositivos alvos da presente invenção podem usar uma camada de protecção ou de encapsulamento final como seja de fluoreto de magnésio e terem também como semicondutora activo constituinte da região de canal semicondutores orgânicos como por exemplo, N,N'-difenil-N,N-bis[3-metilfenil]-l, bifenil-4,4'á^amina; tris- 8hidroxiquinolinolato.
[6] Na presente invenção os materiais a depositar sobre o papel de modo a constituir a criação do dispositivo final poderão ser efectuados utilizando tecnologias de deposição física, química e nnco-químicas de filmes finos à escala atómica, reactivos e não reactivos, realizadas a temperaturas próximas da temperatura ambiente,
nomeadamente:
- a pulverização catódica de corrente contínua ou de radiofrequência;
- deposição térmica resistiva ou por canhão de electrões em vácuo;
- a decomposição química de vapores assistida ou não por plasma de radiofrequência ou UHF;
- o aquecimento em vácuo;
- o crescimento atómico epitaxial;
- a deposição por jacto de tinta;
- a emulsão química.
As técnicas referenciadas permitem o crescimento controlado de filmes com espessuras entre os 1 nm e os 50 um, de materiais orgânicos e inorgânicos, sem danificai" o papel ou o desempenho electrónico dos materiais depositados.
Sumário
A presente invenção descreve um processo de fabrico de dispositivo electrónico ou opto-electrónico activo semicondutor de efeito de campo com memória não volátil que incorpora um filme fino, designado papel (2), à base de fibras celulósicas naturais, fibras sintéticas ou mistas no dieléctrico do referido dispositivo.
Numa realização preferencial da presente invenção, o referido filme (2) actua adicionalmente como substrato do referido dispositivo, tornando-o auto-sustentável.
Uma realização, ainda mais preferencial da presente invenção, tem a particularidade de incorporar um ou mais componentes adicionais, de origem orgânica ou inorgânica, com características eléctricas de um metal (3, 5), semicondutor (1), isolante (6) ou de adaptação (4), em estruturas singulares, compostas ou de multicamada, depositados de forma discreta ou contínua sobre as duas superfícies do papel.
Uma outra realização preferencial da presente invenção tem a particularidade de incorporar os referidos componentes a temperaturas próximas da temperatura ambiente e estes poderem opcionalmente ser recozidos até 200°C.
Uma ainda outra realização preferencial da presente invenção tem a particularidade de compreender a deposição de componentes por um ou mais dos seguintes métodos: por evaporação térmica resistiva ou por canhão de electrões em vácuo, pulverização catódica de corrente contínua ou rádio frequência ou ultra alta frequência, assistida, ou não, por magnetrão, por decomposição química de vapores assistida, ou não, por rádio frequência ou por ultra alta frequência, por impressão a jacto de tinta, por emulsão química.
Uma ainda outra realização mais preferencial da presente invenção tem a particularidade de depositar componente ou componentes condutores (3, 5) compreendendo material condutor orgânico ou inorgânico, metálico ou óxido semicondutor de elevada condutividade, com espessuras até 30 um.
Uma ainda outra realização, ainda mais preferencial da presente invenção, tem a particularidade de depositar componente ou componentes semicondutores (1) compreendendo um material inorgânico covalente, ou iónico singular ou composto, ou orgânico, com espessura entre 1 nm e 50 um, preferencialmente ligas de silício ou óxidos multicompostos à base de zinco.
Uma outra realização preferencial da presente invenção tem a particularidade de compreender como semicondutor um óxido iónico, cuja função é permitir a
interligação das fibras revestidas com o óxido semicondutor activo nos terminais da região de canal, sendo a sua utilização como regiões de dreno e fonte (5), sendo preferencialmente à base de ligas de zinco e índio.
Uma ainda outra realização preferencial da presente invenção tem a particularidade de incorporar estruturas do tipo eléctrodo metálico (3) -papel composto por fibras (2) - semicondutor (1), em que o papel de origem celulósica natural ou sintética ou mista funciona simultaneamente como dieléctrico e elemento capaz de permitir induzir e armazenar cargas na fibra, no semicondutor activo ou na interface semicondutor papel.
Uma outra realização, ainda mais preferencial da presente invenção, tem a particularidade de aplicar ao referido papel de origem celulósica natural ou sintética ou mista uma camada (4) de passivação ou adaptação antes de se depositar qualquer outro elemento componente do dispositivo final.
Uma ainda outra realização, ainda mais preferencial da presente invenção, tem a particularidade de a referida camada (4) de passivação ou adaptação a aplicar compreender material dieléctrico covalente ou iónico de elevada resistividade eléctrica, em particular com espessuras de 1 nm até 500 nm, mais de duas ordens de grandeza inferiores à espessura das fibras que constituem o papel.
Uma outra realização da presente invenção tem a particularidade de encapsular o dispositivo final por um dieléctrico (6) com espessura até 30 um.
Uma ainda outra realização preferencial da presente invenção tem a particularidade de o referido filme (2) compreender fibras de celulósicás naturais ou sintéticas produzidas por técnicas de regeneração, dissolução ou mistas com a capacidade de ter polarização eléctrica espontânea em que o dieléctrico tem cargas quasi-permanentes armazenadas independentemente de qualquer campo eléctrico aplicado, comportando-se de forma similar a electretes.
Uma ainda outra realização, ainda mais preferencial da presente invenção, tem a particularidade de as fibras celulósicas do referido papel (2) serem embebidas numa resina ou cola iónica cuja electronegatividade é controlada, preferencialmente por adição de espécies catiónicas como o alumínio. [22] A presente invenção descreve ainda um dispositivo electrónico ou opto-electrónico activo semicondutor de efeito de campo com memória não volátil quecompreende um filme fino, designado papel (2), à base de fibras celulósicas naturais, fibras sintéticas ou mistas nodieléctrico do referido dispositivo.
[23] Uma realização preferencial da presente invenção tem a particularidade de o referido filme (2) actuar adicionalmente como substrato do referido dispositivo, tornando-o auto-sustentável.
[24] Uma outra realização mais preferencial da presente invenção tem a particularidade de compreender adicionalmente um ou mais componentes, de origem orgânica ou inorgânica, com características eléctricas de um metal (3, 5), semicondutor (1), isolante (6) ou de adaptação (4), em estruturas singulares, compostas ou de multicamada, depositados de forma discreta ou contínua sobre as duas superfícies do papel.
[25] Uma outra realização ainda mais preferencial da presente invenção tem a particularidade de o componente ou componentes condutores (3, 5) compreenderem material condutor orgânico ou inorgânico, metálico ou óxido semicondutor de elevada condutividade, com espessuras até 30 μπι.
[26] Uma ainda outra realização ainda mais preferencial da presente invenção tem a particularidade de o componente ou componentes semicondutores (1) compreenderem material inorgânico covalente, ou iónico singular ou composto, ou orgânico, com espessura entre 1 nm e 30 um, preferencialmente ligas de silício ou óxidos multi- compostos à base de zinco.
[27] Uma outra realização mais preferencial da presente invenção tem a particularidade de compreender como semicondutor um óxido iónico, cuja função é permitir a
interligação das fibras revestidas com o óxido semicondutor activo nos terminais da região de canal, sendo a sua utilização como regiões de dreno e fonte (5), sendo preferencialmente à base de ligas de zinco e índio.
[28] Uma outra realização ainda mais preferencial da presente invenção tem a particularidade de compreender estruturas do tipo eléctrodo metálico (3) - papel composto por fibras (2) - semicondutor (1), em que o papel de origem celulósica natural ou sintética ou mista funciona simultaneamente como dieléctrico e elemento capaz de permitir induzir e armazenar cargas na fibra, no semicondutor activo ou na interface semicondutor papel.
[29] Uma ainda outra realização ainda mais preferencial da presente invenção tem a particularidade de compreender uma camada (4) de passivação ou adaptação directamente sobre o papel (2), antes de se depositar qualquer outro elemento componente do dispositivo final.
[30] Uma outra realização mais preferencial da presente invenção tem a particularidade de a referida camada (4) de passivação ou adaptação a aplicar compreender material dieléctrico covalente ou iónico de elevada resistividade eléctrica, em particular com espessuras até 500 nm, mais de duas ordens de grandeza inferiores à espessura das fibras que constituem o papel.
[31] Uma outra realização ainda mais preferencial da presente invenção tem a particularidade de o dispositivo final estar encapsulado por um dieléctrico (6) com espessura até 30 um.
[32] Uma ainda outra realização ainda mais preferencial da presente invenção tem a particularidade de os dispositivos terem a forma de um transístor tipo n ou p capazes de guardarem cargas eléctricas e iónicas ao longo das fibras que constituem o papel (2) em função da sua electronegatividade quando sujeitas a uma tensão degrau positiva, ou negativa, aplicada ao eléctrodo porta (3) e de manterem as cargas após a retirada a aplicação dessa tensão, funcionando no modo de porta flutuante.
[33] Uma outra realização preferencial da presente invenção tem a particularidade de estar apto a que a informação guardada ao longo das fibras do papel possa ser totalmente removida ou apagada desde que se aplique uma tensão de sinal contrário à utilizada para guardai- a informação e de intensidade igual ou superior à utilizada para guardai- a informação.
[34] Uma outra realização mais preferencial da presente invenção tem a particularidade de estar apto a guardar no mesmo espaço informações distintas e escritas com potenciais distintos que o dispositivo é capaz de reconhecer de forma selectiva.
[35] Uma ainda outra realização ainda mais preferencial da presente invenção tem a particularidade de estar apto a que a informação guardada possa ser continuamente acumulada por aplicação de tensões degrau de amplitudes diferentes ao eléctrodo porta (3), contínuo ou não, situado na face do papel (2) oposta àquela que contém o semicondutor activo (1).
[36] Uma outra realização ainda mais preferencial da presente invenção tem a particularidade de estar apto a que a informação guardada não seja totalmente apagada se a tensão aplicada de sinal contrário tiver um valor em módulo inferior à tensão utilizada para escrever a informação.
[37] Uma ainda outra realização ainda mais preferencial da presente invenção tem a particularidade de compreender sobre a camada semicondutora (1) dos dispositivos, dois materiais depositados de elevada condutividade perfeitamente iguais em termos de condutividade e separados entre si de distâncias que podem ir dos 10 nm a 500 μπι, designados respectivamente de região de dreno e de região de fonte (5) e que permitem a interligação das fibras do papel (2) que contêm o óxido semicondutor activo de cada um dos lados da região de canal.
[38] Uma outra realização mais preferencial da presente invenção tem a particularidade de as regiões de dreno e fonte compreenderem entre si um semicondutor contínuo orgânico ou inorgânico iónico, com condutividades de pelo menos três ordens de grandeza superior à do material semicondutor colocado sobre as fibras do papel, e sobre as quais foram depositadas, designada de região de canal (1), com espessuras em função da espessura das fibras de papel que contêm o semicondutor activo que constitui a região do canal, e que variam preferencialmente entre os 1 nm e os 500 nm.
[39] Uma outra realização ainda mais preferencial da presente invenção tem a particularidade de o semicondutor activo depositado sobre as fibras do papel de forma discreta ser substituído por dois semicondutores (1, 7) de natureza electrónica complementar isto é tipo p e tipo n, ou vice-versa, justapostos e separados entre si de distâncias entre os 50 nm e os 10 μηι, formando um dispositivo designado complementar.
[40] Uma ainda outra realização ainda mais preferencial da presente invenção tem a particularidade de os dois semicondutores (1, 7) serem ligados entre si pelo mesmo material a usar respectivamente como dreno e fonte de cada um deles, funcionando como eléctrodo comum e compreender adicionalmente dois terminais (5) independentes depositados e idênticos electronicamente em cada um dos extremos das regiões de canal complementares que fazem a interligação entre as fibras (2) que contêm os respectivos semicondutores activos (1, 7), designados de fonte ou dreno ou vice-versa.
[41] Uma outra realização preferencial da presente invenção tem a particularidade de no dispositivo complementar, os dois transístores nunca estarem simultaneamente no estado ligado.
[42] Uma outra realização mais preferencial da presente invenção tem a particularidade de no dispositivo complementar, a informação armazenada só é apagada por aplicação de uma tensão de sinal contrário e com a mesma intensidade à utilizada para guardar a informação no eléctrodo porta (3).
[43] Uma outra realização ainda mais preferencial da presente invenção tem a particularidade de o referido papel (2) compreender fibras celulósicas naturais, fibras sintéticas ou mistas produzidas por técnicas de regeneração ou dissolução com a capacidade de ter polarização eléctrica espontânea em que se reivindica o dieléctrico ter cargas quasi-permanentes armazenadas independentemente de qualquer campo eléctrico aplicado, comportando-se de forma similar a electretes.
[44] Uma outra realização ainda mais preferencial da presente invenção tem a particularidade de as fibras celulósicas do referido papel (2) serem embebidas numa resina ou cola iónica cuja electronegatividade é controlada, preferencialmente por adição de espécies catiónicas como o alumínio.
Fundamentos da invenção
[45] Em termos de aplicações a utilização do papel com funções simultâneas de suporte físico e componente de dispositivos electrónicos de efeito de campo com efeito de memória não são conhecidas para além das suas aplicações como suporte ou dieléctrico passivo em condensadores eléctricos.
[46] A presente invenção implementa a utilização do papel de origem celulósica natural sintética ou mista para além das funções estáticas ou de mero substrato para outras funções activas e dinâmicas reabilitando assim o papel como uma solução de alta tecnologia para aplicações de baixo custo e, eventualmente, descartáveis.
[47] Este desenvolvimento permite dar uma outra aplicabilidade ao papel para além de desenhar/escrever de forma estática.
[48] Para a prossecução deste objectivo é necessário combinai- tecnologias dispersas de modo a que os materiais depositados respeitem parâmetros de aderência, elasticidade mecânica, estabilidade química, e qualidade electrónica e óptica e adaptá-las a 3 níveis de requisitos: Processos de fabrico; Funcionalidade de materiais e dispositivos;
Integração destes nas fibras e resmas mais cola que as sustém e que constituem o elemento chave da memória.
[49] Nos processos de fabrico, prepara-se o papel de modo a que se determine o modo de distribuição de fibras embebidas numa resina ou cola iónica cuja electronegatividade é controlada, preferencialmente por adição de espécies catiónicas como o alumínio e seu grau de compactação que determinam o valor da constante dieléctrica destas e assim da capacidade final do dispositivo onde este vai ser integrado. Para além disso, durante o processo de fabrico do papel há que controlar a natureza das cargas estáticas armazenadas independentemente de qualquer campo eléctrico aplicado, resultante da natureza iónica da resina e colas usadas, que transformam o conjunto, dando-lhe um carácter similar ao que acontece com os electretes no que diz respeito ao processo de retenção de cargas estáticas.
[50] Para além disso pode ser necessário preparar as duas superfícies das faces do papel de modo a receberem os depósitos dos materiais necessários para completar o dispositivo final. Este tratamento pode consistir num simples tratamento em plasma de oxigénio das superfícies do papel, seguida ou não da deposição de uma pequena película do tipo dieléctrico à nano escala função do grau de compacticidade do papel e do efeito de armazenamento de carga que se pretender.
[51] Para obter as características acima mencionadas, os materiais a depositarem sobre as faces do papel serão materiais orgânicos ou inorgânicos com características de materiais metálicos, semicondutores e dieléctricos.
[52] Os metais a utilizar e processados por uma das tecnologias anteriormente referidas (3) como por exemplo prata, alumínio cobre, titânio, ouro, Crómio e platina, ou qualquer liga metálica resultante dos elementos anteriormente enunciados ou a sua deposição em multicamada, são utilizados no processamento de contactos eléctricos contínuo do chamado eléctrodo porta ou no fabrico das regiões de dreno e fonte (5) a depositar sobre os óxidos multi-compostos semicondutores activos discretos usados apresentando resistividades inferiores a lCHQ.cm. Para além dos metais inclui-se também para a mesma função (3) e (5) quaisquer óxidos semicondutor degenerados tais como o óxido de estanho, óxido de zinco e índio, óxido de índio dopado com estanho, óxido de zinco dopado com gálio, óxido de zinco dopado com alumínio com resistividades inferiores a 10_3Q.cm ou semicondutor orgânico com características condutoras de um metal como o P-dot.
Os semicondutores activos tipo n ou tipo p a utilizar no processamento da região discreta ou contínua de canal (1) poderão ser orgânicos ou inorgânicos iónicos activos. Em termos de materiais semicondutores orgânicos são de destacar os seguintes:
tetraceno, pentaceno, Ftalocianina de cobre, Ftalocianina de óxido de titânio e
Ftalocianina de zinco, entre outros, com resistividades que variam entre 1012-10'4 Q.cm.
No caso dos semicondutores inorgânicos iónicos a utilizar como semicondutor activo discreto ou contínuo na região do canal estes constarão principalmente de óxidos nanocompositos ou multi-compostos, como por exemplo o óxido de zinco, o óxido de estanho, óxido de índio, óxido de titânio, óxido de cobre, óxido de alumio, óxido de alumínio e cobre, óxido de níquel, óxido de ruténio, óxido de cádmio, óxido de tântalo, óxidos multi-compostos de zinco de índio, óxidos multi-compostos de gálio, índio e zinco, óxidos multi-compostos de gálio, zinco e estanho, óxidos multi-compostos de cobre e Alumínio, óxidos multi-compostos de prata e cobre, óxidos multi-compostos de titânio, cobre, zinco, estanho e prata, quaisquer que sejam as percentagens das composições dos elementos constituintes que podem variar pOr si entre 0,1% e 99,9% com resistividades que variam entre IO14 -IO4 Q.cm e espessuras, que podem ser até 500 nm.
Em termos de materiais de muito elevada resistividade usados como material de passivação ou adaptação das interfaces dos materiais e fibras (4) estes são, essencialmente, óxidos e compostos azotados com espessuras entre os 1 nm e os 1000 nm tais como o dióxido de silício ou nitreto de silício, ou fluoreto de magnésio, ou misturas de háfnia e alumina ou dióxido de silício, ou material orgânico ou de um outro material simples ou em multicamada, como por exemplo o óxido de tântalo, a háfnia, a zircónia, o óxido de ítrio, alumina ou compostos como háfnia/óxido de tântalo, alumina/tântalo, háfnia/alumina; dióxido de silício/pentóxido de tântalo, tântalo ítrio; zixcónia/tântalo, pentóxido de tântalo/dióxido de silício, alumina/óxido de titânio ou PMMA, ou POMA, ou mylar, todos processados a temperaturas que vão desde os -20°C até 200 °C, pretendendo-se que para além de altamente compactos e com superfícies altamente planas as estruturas dos materiais sejam amorfas ou na- noestruturados.
A selecção do material, ou dos materiais, mais adequados serão função do tempo de armazenamento de cargas pretendido e destes exibirem a diferença de função de trabalho desejada para com o material que constitui o canal, de forma a se conseguir o isolamento eléctrico desejado e em que a definição e geometria espacial deste constituinte do dispositivo se faz usando uma técnica litográfica normal, ou por máscara ou por técnica litográfica designada por lift-off.
Em termos de dispositivos pretende-se:
1. Fabricar estruturas metal-isolante-semicondutor (MIS) como condensadores com a capacidade de armazenarem cargas eléctricas durante tempos que medeiam entre a uma hora e as centenas de hora e em que o isolante/material indutor do processo de armazenamento de cargas eléctricas e simultaneamente suporte do dispositivo é a folha de papel composta por fibras discretas contendo numa das faces o metal e na outra face o semicondutor activo orgânico ou inorgânico depositado usando qualquer das tecnologias anteriormente referidas ((1), (2), (3));
2, Fabricar transístores de efeito de campo com efeito de memória não volátil de tipos n e p (figuras 3 a 5) em que o dieléctrico e elemento armazenador ou indutor de armazenamento de cargas é o papel composto por camadas de fibras distribuídas por diferentes planos mecanicamente compactos e ligados por resinas e colas (2), o semicondutor activo que constitui a região do canal é um semicondutor inorgânico iónico ou semicondutor orgânico (1) depositado discretamente sobre a superfície das fibras e as regiões de dreno e fonte são baseadas respectivamente num óxido altamente condutor ou num metal ou num semicondutor orgânico altamente condutor (4) através dos quais se faz a integração das fibras. Estes dispositivos têm uma constituição como se mostra na figura 2, em que o canal (1) é depositado directamente sobre o papel composto por aglomeração de fibras (2) ou sobre uma camada de adaptação de interfaces previamente depositada sobre o papel (4) conjuntamente com os filmes que constituem as regiões de dreno e fonte (5) e na outra face do papel (2) é depositado o eléctrodo contínuo porta (3) directamente ou através de uma camada de adaptação constituído por um metal ou um óxido altamente condutor ou um material orgânico altamente condutor tal como o tetraceno, pentaceno, Ftalocianina de cobre,
Ftalocianina de óxido de titânio e Ftalocianina de zinco, entre outros. Estes dispositivos terão mobilidades superiores a 0.5 cm2^1.-1, razões de estado fechado/estado aberto superiores a IO4, tempos de armazenamento superiores a uma hora, tensões limiares de funcionamento positivas, para transístores tipo n e negativas para transístores tipo p e a funcionarem quer no modo de enriquecimento, quer no modo de empobrecimento, podendo estar ou não encapsulados (6). Isto é, para ligarem necessitam que se aplique tensão ou estão já no estado de ligado sem aplicação de qualquer tensão. Nestes dispositivos a escrita da informação (retenção de cargas eléctricas devida a electrões ou próximo do eléctrodo porta ou próximo da região de canal função do tipo de semicondutor do canal, respectivamente tipo p ou tipo n) faz-se aplicando uma tensão em valor absoluto superior à tensão limiar de funcionamento do dispositivo sendo o número de cargas armazenadas proporcionais ao valor da tensão aplicada que varia de forma continuada entre um valor mínimo igual à tensão limiar e uma tensão máxima correspondente à região de saturação de cargas eléctricas na região activa do canal. Para apagar totalmente a informação armazenada (traduzida em cargas eléctricas e iónicas armazenadas) é necessário aplicar-se uma tensão de valor igual mas de sinal contrário ao da tensão utilizada para escrever (guardar cargas) a informação. Tal permiteguardar no mesmo espaço informações distintas e escritas com potenciais distintos que o dispositivo é capaz de reconhecer de forma selectiva.
3. Fabricar dispositivos do tipo CMOS ou C-MESFET com capacidade de memória não volátil em que o material usado simultaneamente como substrato e dieléctrico com a capacidade de armazenar ou induzir o armazenamento de cargas eléctricas é o papel composto por fibras discretas e os semicondutores tipo p e n complementares incorporados no dispositivo serão ou semicondutores inorgânicos iónicos ou semicondutores orgânicos, ou qualquer das suas combinações híbridas possíveis depositados sobre as fibras que constituem o papel como se mostra na figura 6. Isto é, um dispositivo baseado em dois transístores de efeito de campo um tipo p e outro tipo n com uma porta comum e em que na saída um dos seus terminais (fonte e dreno ou vice-versa) é comum e os outros dois terminais de saída são independentes e que aplicação por exemplo de uma tensão positiva o transístor tipo n (1) fica no estado ligado e de escrita enquanto o transístor tipo p (7) fica no estado de desligado ou de apagar a informação, acontecendo o inverso quando se aplica uma tensão negativa.
A presente invenção pretende gerar um novo conceito de aplicação para o papel de base celulósica e novos semicondutores inorgânicos iónicos e semicondutores orgânicos, singulares ou na forma híbrida para aplicações de memórias não voláteis para a qual não se conhece nenhuma patente no estado da técnica com as funcionalidades acima mencionadas. Isto é de estrutura de condensadores MIS para efeitos de aplicação em memórias não voláteis ou de transístores de efeito de campo com efeito de memória não volátil ou dispositivos CMOS com efeito de memória não volátil em que o papel é simultaneamente elemento de suporte e elemento activo que promove o armazenamento de cargas e as suas combinações com semicondutores inorgânicos à base de óxidos multi-compostos ou semicondutores orgânicos.
A pesquisa efectuada em várias bases de dados sobre registos de patentes mostrou que nenhum dos processos, produtos e sistemas de funcionalidade do papel que são objecto da presente invenção forma já objecto de publicação ou de submissão de patente.
[60] O conceito da presente invenção é novo sendo que, embora a sua realização se baseie em tecnologias que por si só são conhecidas, a sua novidade está na sua integração específica e complexa a um novo conjunto de finalidades.
Antecedentes da invenção
[61] De seguida, passamos a descrever o estado da técnica e patentes anteriores a esta invenção ou com a qual possam estar relacionadas.
[62] Em termos de I&D ou de aplicação, desconhece-se qualquer actividade que esteja próxima ou corresponda ao objecto da presente invenção, nos seus aspectos de processo integrado, produtos e sistemas resultantes.
[63] Da busca efectuada encontramos as seguintes patentes, próximas da presente
invenção, mas que não contemplam a utilização de suporte celulósico para funções simultâneas de substrato e componente electrónico com efeitos de memória.
[64] 1. O pedido de patente nacional n.° 103951 de 2008 refere-se à utilização do papel de base celulósica ou bio-orgânica como suporte físico para o processamento de dispositivos e sistemas da electrónica e não à sua integração no próprio fabrico e sustentação dos dispositivos e sistemas electrónicos com efeito de memória. Isto é, na patente nacional 103951 o papel é simples suporte físico de dispositivos da electrónica que são produzidos por qualquer das tecnologias convencionais, usando semicondutores covalentes ou iónicos orgânicos e inorgânicos, incluindo as respectivas ligações metálicas. O único ponto de convergência da presente patente com a anteriormente mencionada é o de que as tecnologias de processamento dos materiais em que se baseiam os dispositivos são as mesmas. Por outro lado o efeito de memória reivindicado na patente nacional n.° 103951 refere-se aos materiais electrocrómicos que se se depositam sobre o papel e que mantêm o seu estado de oxidação (oxidado ou reduzido) após se retirar o estímulo eléctrico que lhe deu origem. Efeito este que é reversível. Este efeito de memória nada tem a ver com a presente invenção em que o efeito de memória não volátil está associado a uma característica intrínseca ao papel e á inovação associada á criação de novos dispositivos electrónicos baseados na integração de fibras celulósicas de diferentes origens sobre as quais se depositam semicondutores activos e cuja integração superficial se faz através de contactos com características metálicas que permitem a interligação de todas as fibras e respectivos semicondutores activos que se encontram na mesma face e em que o controlo que permite a indução de cargas se baseia num eléctrodo porta contínuo depositado na outra face do papel sobre o qual se aplica um impulso eléctrico que permite escrever, ler, re-escrever ou apagar a informação armazenada e colectada no conjunto de fibras que se traduz por existir corrente ou não corrente a circular na região de canal constituída pelo semicondutor activo. [65] 2. A patente americana n° 3,617,372, de 1967, refere-se a papel electrocondutor, para realização de imagens electrostáticas, em que se actua na área de fabrico do papel em volume, fazendo com este contenha cadeias poliméricas do grupo hydroxyethyl e hy- droxypropyl, de forma a adequar o papel às funções de captação de imagem, e proporcionar impressão sem contacto. Encontra-se caducada. Tinha a ver com o constituinte em volume do papel na captação e gravação de imagens, nada tendo a ver com o objecto da presente invenção.
[66J 3. A patente japonesa JP2003123559, 'Forming method and its device for transparent conductive film, transparent conductive film and electronic paper' - visa a produção de filmes transparentes e condutivos a baixas temperaturas, nomeadamente de ITO (ou ZnO), pelo método da decomposição química de vapores assistido por um plasma usando as formas gasosas de iodeto de índio e cloreto de estanho (Nitrato de zinco, (Zn(N03)2.6H20)), numa atmosfera oxigenada, com ou sem um gás inerte do tipo Árgon, depositadas sobre membranas poliméricas de politeofeno ou outro material de base orgânico, visando a sua utilização no chamado papel electrónico (e-paper). Isto é, a possibilidade de reescrever caracteres alfanuméricos ou imagens num filme flexível baseado num óxido condutor transparente, depositado sobre um substrato orgânico. No caso concreto, pretende-se, por exemplo, que o óxido condutor e transparente sirva de eléctrodo para aplicação de campos eléctricos para controlo de tonalidade de imagens, por exemplo as formadas a partir de orientação de cristais líquidos. Esta patente versa sobre o processo de obtenção dos filmes, o sistema utilizado e as características físico - mecânicas dos filmes obtidos, tais como a adesão. Isto é, a patente tem por objectivo a produção sobre substratos orgânicos de óxidos condutores a serem utilizados simplesmente como eléctrodos, não incluindo na patente a utilização do papel de origem celulósica simultaneamente como componente electrónico com capacidade de memória e sustento do dispositivo que incorpora.
[67] 4. A patente americana US 2006/0132894 - visa a deposição de óxidos condutores transparentes nas duas faces do papel electrónico, tendo por objectivo aplicações similares às descritas pela patente JP2003123559. Isto é, adaptação das tecnologias usadas em mostradores, nomeadamente cristal líquido para novos mostradores flexíveis produzidos sobre suportes orgânicos. Assim sendo, as reivindicações desta patente são na área dos equipamentos utilizados e de como processar e reter uma imagem em substratos flexíveis orgânicos, incluindo o controlo de partículas não condutivas colocadas no interior do próprio papel ou sob os óxidos produzidos, com a capacidade de alterarem o seu grau de transmitância, por aplicação de um campo eléctrico. Este não é campo de aplicação da presente invenção.
[68] 5. A patente canadiana CA682814 'Electrically conductive paper, and method of making it' - diz respeito ao processamento em volume de papel condutor, referindo-se nomeadamente à inclusão no volume deste de fibras condutoras revestidas a metal ou não, aleatoriamente dispersas numa matriz celulósica. Este não é o campo de aplicação da presente invenção, que não passa pela manipulação da estrutura do papel.
6. A patente americana US2003/0192664A1 'Use of vinylamine polymers with ionic, cross-linked polymeric microbeads in paper making' refere-se a um método de fabrico de papel e seus constituintes, nomeadamente no uso de aditivos iónicos orgânicos de modo a facilitar a drenagem e retenção de líquidos no papel. Esta patente nada tem a ver com o objecto da presente invenção.
7. A patente americana US2004/0249055A1, 'Paper coating látex using ionic monomer', refere-se a um revestimento de papel contendo monómeros iónicos co- poliméricos ou a inclusão destes mesmos monómeros no volume do papel de modo a optimizar as propriedades de estabilidade e de retenção de fluidos, que não constituem objecto da presente invenção.
8. A patente canadiana CA767053 'Electrically conductive paper' - refere-se ao revestimento de papel celulósico em volume condutor, revestido de um material isolante fotocondutor, associado à incorporação de zeólitos, capaz de garantir uma resistividade inferior a IO12 W .cm, visando o desenvolvimento e manutenção de cargas electrostáticas para impressão de informação. Este não é o campo de aplicação da presente invenção onde se pretende que o papel funcione como dieléctrico com capacidade de armazenar cargas e simultaneamente servir de elemento de suporte dos diferentes componentes que constituem o dispositivo a desenvolver nas duas faces do papel.
9. A patente canadiana CA898082 'Polymeric quaternary derivatives of 4-vinyl pyridine in electrically conductive paper' - visa a utilização de polímeros quaternários capazes de receberem revestimentos fotocondutores capazes de produzirem papel de cópia electrostático. Este não é o campo de aplicação da presente invenção.
10. A patente canadiana CA922140 'Electro-conductive paper' - contempla o papel electrocondutor com polímeros como pelo menos 75% da sua constituição, útil nas técnicas de reprodução de imagens. A patente protege todas as composições contendo estruturas radicais do tipo:
R
I
- C¾-C- R1
0=C- O-A-N+ *K"
I \
R 3 R2
Este não é campo de aplicação da presente invenção.
Do exposto, conclui-se que, em termos de produto e processos mencionados na presente invenção não existe, que seja do nosso conhecimento, qualquer pedido de patente ou resultado publicado.
[76] As patentes e referências referidas, correspondem ao estado da técnica da área em que a presente invenção se insere, com a qual existem alguns pontos periféricos de contacto, em termos de processos e materiais usados como condutores, em superfícies plastificadas e o facto dos processos, em alguns casos, se efectuarem também à temperatura ambiente. No entanto, desconhece-se a existência de trabalho e patentes ou pedidos de patentes técnicas que foquem a utilização do papel de origem celulósica simultaneamente como componente de dispositivos activos com efeito de memória e sustentáculo físico desses dispositivos, seus derivados ou compostos.
[77] A presente invenção consiste numa integração de diferentes tecnologias, visando a criação de dispositivos electrónicos de efeito de campo auto sustentáveis com efeito de memória não volátil constituídos por papel celulósico, seus compostos ou derivados que determinam a funcionalidade final desses produtos e sistemas com a capacidade de isolar electricamente um eléctrodo porta constituído por um filme com características metálicas ao qual se aplica a tensão de controlo ou escrita da informação de um outro eléctrodo semicondutor designado de canal onde se induzem as cargas e se armadilham outras activadas nas fibras e suas vizinhanças, como sejam as cargas iónicas, a serem retidas ou retiradas e cuja circulação é função do modo de polarização efectuada sobre dois terminais simétricos designados respectivamente de fonte e dreno que se depositam sobre este último semicondutor e em que o apagar da informação armazenada requer a aplicação de uma tensão com o mesmo valor absoluto mas de sinal contrário o que lhe confere selectividade na escrita e no apagar da informação. Desconhece-se, na forma laboratorial tentada ou realizada, a realização destes tipos de dispositivos. Este é o objecto central da presente invenção, na qual resulta um dispositivo híbrido que produz efeitos novos e acrescenta um valor novo na aplicação da invenção, que não está presente nos sistemas compreendidos no estado da técnica. Breve descrição dos desenhos
[78] Figura 1. Vista esquemática da estrutura básica dum condensador constituído por
Metal, Isolante e Semicondutor desencapsulado ou designado de condensador MIS, de acordo com a legenda:
1- Semicondutor activo tipo p ou n orgânico ou inorgânico iónico a depositar sobre as fibras;
2- Papel constituído por fibras de origem celulósica natural ou sintética ou mistas ligadas química (resina e cola) ou mecanicamente entre si a funcionar simultaneamente como dieléctrico discreto armazenador de cargas e suporte físico do componente ' electrónico;
3- Eléctrodo porta a funcionar como contacto eléctrico contínuo que serve também de eléctrodo feito de um metal ou liga metálica ou deposição sucessiva de dois metais ou de um óxido semicondutor de elevada condutividade ou de um material orgânico de elevada condutividade.
4- Camada de passivação ou adaptação das interfaces a existir num ou nas duas interfaces do papel.
[79] Figura 2. Vista esquemática dum transístor de efeito de campo tipo n ou p com efeito de memória não volátil com ou sem camada de adaptação dos materiais depositados e as duas superfícies do papel usado como dieléctrico com efeito de memória e em que as regiões de dreno e fonte são depositadas sobre o semicondutor activo depositado sobre as fibras e que promove a integração e ligação das diferentes fibras, de acordo com a legenda:
5- Região de Fonte e ou Dreno do transístor de efeito de campo constituída por um semicondutor orgânico de elevada condutividade como o P-dot ou por um Metal ou óxido semicondutor singular, compósito ou multi composto de elevada condutividade.
6- Camada de encapsulamento, passivação de superfície.
[80] Figura 3. Vista esquemática dum dispositivo de efeito de campo CMOS com efeito de memória não volátil desencapsulado com camadas de adaptação entre os materiais depositados e as duas superfícies do papel usado como dieléctrico e em que os semicondutores activos p e n ou vice-versa se sobrepõem às regiões de dreno e fonte, de acordo com a legenda:
7- Região de canal cujo tipo de semicondutor é complementar do canal do semicondutor correspondente à legenda 1 que caso seja n o complementar será tipo p ou vice-versa.
Descrição detalhada da implementação preferencial da presente invenção
[81] A presente invenção consiste na utilização de papel de origem celulósica ou
compostos celulósicos de diferentes gramagens e composições na criação de memórias não voláteis em que o o papel e suas fibras actuam simultaneamente como suporte físico de dispositivos singulares ou integrados da electrónica e opto electrónica e como dieléctrico capaz de reter ou induzir cargas eléctricas e iónicas em dispositivos de efeito de campo baseados em óxidos semicondutores multi-compostos ou semicondutores orgânicos na forma singular ou híbrida para o fabrico do eléctrodo porta, região do canal, regiões de dreno na forma simples do tipo p ou n ou na forma complementar do tipo e n a funcionarem nos modos de enriquecimento ou de empobrecimento e adequação de processos de deposição compatíveis com este o processo, de modo a não danificar o papel para os restantes constituintes da memória não electrónica. Para este efeito todos os processos realizam-se a temperaturas abaixo dos 150 °C, especialmente os que ocorrem sobre a superfície do papel, podendo mesmo ser realizados a temperaturas tão baixas quanto os menos 20° centígrados. [82] Pelo exposto, a presente invenção apresenta um conjunto de funções e técnicas que através de novos processos inovadores, permitem novos produtos e sistemas que envolvem o papel na dupla função de suporte físico e componente electrónico capaz de reter ou induzir a retenção de cargas eléctricas em dispositivos de efeito de campo com efeito de memória não volátil tipo p ou tipo n simples ou complementares. Isto é, a existência simultânea de dois dispositivos um tipo p e outro tipo n a funcionarem sob a acção do mesmo eléctrodo porta mas com regiões de canais distintas (uma à base de um semicondutor tipo p e outro à base de um semicondutor tipo n) e uma região de dreno e fonte ou vice-versa comuns e uma fonte e um dreno separados, com dimensões que podem ir até 925 um, associados a cada uma das regiões.
[83] A - Condensador MIS com capacidade de armazenamento de cargas eléctricas
A figura 1 é uma ilustração de um condensador de tipo Metal Isolante Semicondutor, designado de estrutura MIS em que as interfaces das duas superfícies do papel (2) podem ou não ser passivadas por tratamento específico num plasma de oxigénio ou pela deposição de uma película altamente isolante com dimensões na ordem dos nanómetros (4). Na figura 1 o eléctrodo porta (3) pode ser feito á base de um metal ou liga metálica ou um óxido semicondutor degenerado contínuos. Em qualquer dos casos o semicondutor activo poderá se um semicondutor orgânico ou inorgânico iónico (1) depositado sobre as fibras que constituem o papel. Qualquer dos componentes que constitui o dispositivo pode ser fabricado por uma técnica de deposição, física, ou física e química ou química, como a seguir se descrimina, convencionais.
[84] O princípio de funcionamento do dispositivo baseia-se no chamado efeito de campo em que as cargas colectadas e/ou armazenadas ao longo das fibras e resina que as rodeia são função do modo como as fibras se encontram associadas ao longo das camadas que constituem a espessura do papel, à electronegatividade do papel e campo eléctrico aplicado ao eléctrodo porta. A tensão necessária aplicar para guardar a informação (cargas eléctricas) é superior à tensão mínima necessária para se induzir cargas eléctricas através do papel ao semicondutor, podendo esse valor variar em valor absoluto entre 0,2 Volts e 100 Volts, função essencialmente da espessura do papel e do grau de compactação das fibras celulósicas. O tempo de armazenamento ou retenção das cargas eléctricas pode variar entre os 30 minutos e as várias centenas de horas função do campo eléctrico aplicado, espessura do papel, número de fibras celulósicas que constituem o papel resistividade do semicondutor utilizado, electronegatividade das fibras, cargas iónicas estáticas existentes no papel e do acabamento das superfícies do papel serem ou não passivadas e do dispositivo ter sido ou não encapsulado.
[85] B - Processo de fabrico de condensador MIS com capacidade de armazenamento de cargas eléctricas
Como primeira etapa, independentemente do tipo e gramagem do papel utilizado é necessário preparar e condicionar a superfície, tendo em conta a sua textura e o pretender-se fabricar filmes contínuos. Tal é conseguido através de:
a) Ou sujeição das duas superfícies do papel a tratamento por UV, durante 10 minutos; b) Ou sujeição das duas superfícies do papel a um plasma rádio frequência ou de corrente continua em atmosfera de Oxigénio ou Árgon ou Azoto ou Xenón ou misturas de Azoto e hidrogénio até percentagens de 95:5 a pressões entre 1-10"2 Pa por 5-15 minutos, usando densidades de potência entre 0.01-3 Wcnr2;
c) Ou depositar uma película de passivação - que pode ser um cerâmico
nanocompósito ou multicomposto azotado ou oxidado - com espessura variando entre 2-200nm;
d) Ou depositar uma película de passivação - que pode ser um cerâmico
nanocompósito ou multicomposto azotado ou oxidado - com espessura variando entre 2-200nm;
Uma vez preparada a superfície, esta é transferida para o meio onde se irão processar as diferentes etapas, de acordo com o que pretenda realizar.
i) Para o processamento de eléctrodo metálico, representado na figura 1 com a referência (3) este é constituído por um depósito de um material inorgânico metálico ou óxido condutor ou material orgânico como o P-dot com resistividades eléctricas inferiores a 10_3Q.cm produzidos por qualquer das técnicas de forma a formar um filme contínuo que a seguir se indica:
I) Evaporação térmica em vácuo, resistiva ou por canhão de electrões, usando depressões inferiores a IO"3 Pa e sistemas em que a temperatura do substrato é controlada por arrefecimento desde os -20°C a 150 °C. As espessuras mínimas a usar são da ordem dos 10 nm. Este processo pode ser implementado e efectuado de forma contínua (rolo a rolo) e as distâncias substrato filamento aquecido ou cadinho é função das dimensões da folha de papel a usar, podendo variar preferencialmente entre os 25 centímetros e os 50 centímetros.
II) Pulverização catódica (corrente continua ou rádio frequência ultra elevada respectivamente designados por DC, RF ou UHF), ASSISTIDA POR MAGNETRÃO, efectuada em atmosfera de árgon, com ou sem adição de oxigénio durante o processo de fabrico e em que a temperatura do substrato é controlada (arrefecimento) a depressões entre os 1 Pa e os 10° Pa e em que as distâncias substrato alvo metálico variam entre os 5cm e os 15cm, em função das dimensões do alvo a utilizar e das dimensões da folha de papel a depositar.
III) Impressão a jacto de tinta a partir de uma solução química contende componentes orgânicos ou inorgânicos que se pretendam depositar e em que as espessuras mínimas dos materiais depositados são de 10 nm.
IV) Por emulsão química de dispersão rápida de uma solução química contendo os elementos a depositar com espessuras até 400 nm.
ii) Para o processamento do semicondutor activo orgânico ou inorgânico iónico referenciados com o número 1 nas figuras 1 e 2 e a depositai" sobre as fibras que constituem o papel através de uma das seguintes técnicas:
V) Pulverização catódica (DC ou RF ou UHF), assistida por magnetrão, usando atmosfera reactiva oxidante e substratos metálicos ou cerâmicos, com diferentes composições e graus de pureza. As depressões a usar variam entre os 1 Pa e os 10"' Pa e a pressão parcial de oxigénio varia entre os IO-4 Pa e os IO'2 Pa; e em que as distâncias substrato alvo variam entre os 5cm e os 15cm, em função das dimensões do alvo a utilizar e das dimensões da folha de papel a depositar. As espessuras a utilizar são da ordem dos 1-500 nm.
VI) Evaporação térmica em vácuo, resistiva ou por canhão de electrões, a partir de materiais cerâmicos/óxidos contendo os elementos metálicos a depositar e cujo processo decorre a depressões inferiores a IO-3 Pa, seguindo os procedimentos já anteriormente descritos para esta técnica.
VII) Decomposição química de vapores assistida por plasma de rádio frequência ou UHF. Neste caso, os elementos a depositar encontram-se na forma gasosa usando-se no processo depressões da ordem dos 10-200 Pa, densidades de potência entre os 0.03-2 Wcm-2 e frequências de excitação entre os 13.56 MHz e os 60 MHz. As espessuras úteis do semicondutor activo são da ordem dos 10-800 nm.
VIII) Impressão a jacto de tinta a partir de uma solução química contende componentes orgânicos ou inorgânicos, em que as espessuras mínimas dos materiais depositados são de 1-500 nm.
IX) Por dispersão rápida de uma solução química contendo os elementos a depositar e em que as espessuras dos materiais depositados serão de 1-500 nm.
iii) Para o processamento da camada de adaptação referenciada na figura 1 com o número 4 ou a camada de encapsulamento referenciada com o número 6 o processo de fabrico a utilizar é o indicado no item ii), usando o mesmo tipo de materiais mas agora exibindo resistividades eléctricas pelo menos 3 ordens superiores à do semicondutor activo qualquer que ele seja.
C - Processamento e criação de transístores de efeito de campo com efeito de memória não volátil.
Nesta secção descreve-se o método de processamento de transístores de efeito de campo com efeito de memória não volátil tipo n ou tipo p encapsulados ou não encapsulados com ou sem camada de adaptação nas interfaces do papel como a título de exemplo se mostra na figuras 2 a trabalharem no regime de enriquecimento ou de depleção, isto é precisam ou não precisarem de aplicação de uma tensão ao eléctrodo porta para estarem no estado de ligado ou de guardar a informação. A função do papel associado ao dispositivo de efeito de campo é a de permitir garantir o isolamento eléctrico necessário ao processo de indução de cargas eléctricas na interface papel semicondutor e armazená-las isto é reter cargas na ausência de qualquer tensão porta aplicada até que uma outra tensão de igual intensidade mas de sinal contrário for de novo aplicada ao eléctrodo porta. Caso se aplique uma outra tensão que não seja a devida para apagar a informação guardada ou o processo de acumulação de cargas eléctricas aumenta (caso se apliquem no eléctrodo porta tensões do mesmo sinal da utilizada para guardar a informação de intensidade superiores ou inferiores) ou diminui (caso se aplique ao eléctrodo porta tensões de sinal contrário à utilizada para guardar as cargas eléctricas mas agora de valor absoluto inferior à intensidade da tensão aplicada ao eléctrodo porta para guardar as cargas eléctricas) ou extingue-se (caso se aplique ao eléctrodo porta tensões de sinal contrário à utilizada para guardai- as cargas eléctricas mas agora de valor absoluto igual ou superior à intensidade da tensão aplicada ao eléctrodo porta para guardar as cargas eléctricas). A figura 2 é uma vista esquemática de um transístor de efeito de campo com efeito de memória não volátil onde se notam as fibras distribuídas por vários planos e imersas numa resina e cola e onde também se inclui a passivação ou adaptação das interfaces.
Os materiais a usar como semicondutor iónico activo tipo n ou tipo p para o processamento da região de canal a depositar sobre as fibras, referenciados com o número 1 na figura 2 são essencialmente multicompostos tais como óxido de zinco, o óxido de zinco ligado a alumínio, o óxido de estanho ligado a flúor, ou óxido de cobre, ou óxido de cádmio ou óxido de prata, ou óxido de prata, ou ligas compostas de índio e molibdénio, ou ligas compostas de índio e estanho, ou ligas compostas de índio e zinco, ou ligas compostas de zinco e gálio, ou ligas compostas de índio zinco e gálio, ou ligas compostas de índio zinco e prata, ou ligas compostas de índio zinco e zircónia, ou ligas compostas de índio zinco e cobre, ou ligas compostas de índio zinco e cádmio, ou ligas compostas de índio zinco e estanho, ou ligas compostas de gálio zinco e estanho, ou ligas compostas de índio zinco e molibdénio, ou ligas compostas de hâfnia ou titânia ou alumina ou óxido e tântalo em composições que podem variar de 0,1% a 99,9% dos seus constituintes, exibindo resistividades entre 10a -10°Q.cm, função da composição e da pressão parcial de oxigénio usada durante o processo de fabrico. As tecnologias a utilizar são todas as descritas em A ii). As espessuras úteis das regiões de canal variam entre 1-500 nm e são bem inferiores às espessuras das fibras que constituem o papel em pela menos uma ordem de grandeza.
Para o processamento das regiões de dreno e fonte referenciadas com o número 5 na figura 2, separadas entre si de entre 10 nm a 500 um, usam-se os mesmos semicondutores anteriormente referenciados mas agora com resistividades menores, entre 10° -10'6Q.cm, ou metais com ou ligas metálicas ou estruturas de multicamada en- volvendo os seguintes materiais: titânio, alumínio, ouro, prata, crómio, ou molibdénio apresentando resistividades menores 5 Ω.αη, usando as mesmas tecnologias já anteriormente referenciadas que permitem a interligação e ligação das fibras contendo o semicondutor activo. As espessuras úteis das regiões de dreno e fonte variam entre 1-30000 nm consoante se pretende a integração numa fibra singular ou a integração e ligação de várias fibras contendo o semicondutor activo no mesmo plano.
[91] As camadas de adaptação ou passivação ou encapsulamento a usar são as mesmas que as já referidas no item A.
[92] D - Processamento de dispositivos CMOS de memória não volátil.
[93] O exemplo a dar-se consiste na utilização em simultâneo de dois transístores de
efeito de campo, um tipo n a funcionar no modo de enriquecimento, como se mostra na referência (1) na figuras 3, e outro tipo -p a funcionar como carga dinâmica, a funcionar também no modo de enriquecimento ou um transístor tipo n a funcionar no modo de depleção indicados pela referência (7), fabricados de acordo com o já descrito com ou sem camada de passivação das duas ou uma das superfícies da folha de papel e que corresponde ao fabrico de um dispositivo designado por C-MOS de memória não volátil. Neste tipo de circuito os dois transístores nunca estão simultaneamente no estado ligado, permitindo a sua utilização na concepção de circuitos digitais e na concepção de portas lógicas com a capacidade de armazenarem cargas eléctricas. O processo de fabrico a utilizar e as espessuras dos seus diferentes constituintes são as já mencionadas para o caso do fabrico do transístor de efeito de campo com efeito de memória não volátil.
[94] Deve ficar claro que as concretizações dos presentes dispositivos e circuitos semicondutores e suas aplicações descritas, anteriormente, são simplesmente possíveis exemplos de implementação, meramente estabelecidos para um claro entendimento dos princípios da invenção que envolve a criação de novos dispositivos com novas funcionalidades de memória em que as fibras do papel constituem o seu componente principal. Podem ser efectuadas variações e modificações às concretizações referidas anteriormente sem que se desviem substancialmente do espírito e princípio da invenção. Todas essas modificações e variações devem ser incluídas no âmbito desta divulgação e presente invenção e protegidas pelas reivindicações da invenção.
Aplicações
[95] As principais indústrias que, actualmente, podem vir a utilizar os dispositivos e
circuitos integrados resultantes da utilização desta inovação são toda a indústria electrónica, a indústria de semicondutores^ a indústria de memórias e afim, a indústria de circuitos lógicos, a indústria de instrumentação e sensores, a indústria médica e de biotecnologia, a indústria opto electrónica, a indústria da micro e nanoelectrónica. Os dispositivos baseados nesta invenção são para aplicação directa em toda a electrónica baseada em dispositivos de efeito de campo com efeito de memória, podendo incluir os circuitos de condução e armazenamento de informação (registos); concepção de circuitos lógicos, nomeadamente circuitos do tipo buffer e contadores; condensadores com elevada capacidade de retenção de cargas e outros.
[96] O presente invento tem como objectivo desenvolver e criar um produto ou produtos usando técnicas de processamento simples e baratas convencionais, o que implica a utilização de técnicas de processamento que se coadunem ao processamento de filmes finos sobre as duas faces do papel de origem celulósica a baixas temperaturas levando à criação do paper-e que dará lugar à electrónica verde do futuro.
[97] Por outro lado, os processos tecnológicos de fabrico requeridos são compatíveis com os já existentes na indústria electrónica, ou opto electrónica ou de semicondutores, nomeadamente os processos de pulverização catódica para grandes áreas, ou de evaporação térmica ou de sol-gel ou de jacto de tinta, não necessitando por conseguinte, de investimentos elevados, em termos de pesquisa e adequação de tecnologia.
[98] As vantagens técnicas proporcionadas com a presente invenção permitem a utilização activa do papel de forma dinâmica e não só estática servindo simultaneamente como substrato e componente activo dos dispositivos electrónicos com capacidade de memória não volátil que sobre este se produzem.
[99] Embora a implementação preferencial tenha sido descrita em detalhe, deve ser
entendido que diversas variações, substituições e alterações podem ser introduzidas, sem se afastarem do âmbito da presente invenção, mesmo que todas as vantagens acima identificadas não estejam presentes. As concretizações aqui apresentadas ilustram a presente invenção que pode ser implementada e incorporada numa variedade de formas diferentes, que se enquadram no âmbito da mesma. Também as técnicas, construções, elementos, e processos descritos e ilustrados na implementação preferencial como distintos ou separados, podem ser combinados ou integrados com outras técnicas, construções, elementos, ou processos, sem se afastarem do âmbito da invenção. Embora a presente invenção tenha sido descrita em diversas concretizações, estas podem ser ainda modificadas, de acordo com o âmbito de aplicação da presente invenção. Outros exemplos de variações, substituições, e alterações são facilmente determináveis por aqueles versados na técnica e poderiam ser introduzidos sem se afastar do espírito e âmbito da presente invenção.

Claims

Claims
Processo de fabrico de dispositivo electrónico ou opto-electrónico activo semicondutor de efeito de campo com memória não volátil caracterizado por incorporar um filme fino, designado papel (2), à base de fibras celulósicas naturais, fibras sintéticas ou mistas no dieléctrico do referido dispositivo.
Processo de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por o referido filme (2) actuar adicionalmente como substrato do referido dispositivo, tornando-o auto-sustentável.
Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2 caracterizado por incorporar um ou mais componentes adicionais, de origem orgânica ou inorgânica, com características eléctricas de um metal (3, 5), semicondutor (1), isolante (6) ou de adaptação (4), em estruturas singulares, compostas ou de multicamada, depositados de forma discreta ou contínua sobre as duas superfícies do papel.
Processo de acordo com a reivindicação 3 caracterizado por incorporar os referidos componentes a temperaturas próximas da temperatura ambiente e estes poderem opcionalmente ser recozidos até 200°C.
Processo de acordo com a reivindicação 3 caracterizado por compreender a deposição de componentes por um ou mais dos seguintes métodos: por evaporação térmica resistiva ou por canhão de electrões em vácuo, pulverização catódica de corrente contínua ou rádio frequência ou ultra alta frequência, assistida, ou não, por magnetrão, por decomposição química de vapores assistida, ou não, por rádio frequência ou por ultra alta frequência, por impressão a jacto de tinta, por emulsão química. Processo de acordo com a reivindicação 3 caracterizado por depositar componente ou componentes condutores (3, 5) compreendendo material condutor orgânico ou inorgânico, metálico ou óxido semicondutor de elevada condutividade, com espessuras até 30 μπι.
Processo de acordo com a reivindicação 3 caracterizado por depositar componente ou componentes semicondutores (1) compreendendo um material inorgânico covalente, ou iónico singular ou composto, ou orgânico, com espessura entre 1 nm e 50 um, preferencialmente ligas de silício ou óxidos multicompostos à base de zinco.
Processo de acordo com a reivindicação 3 caracterizado por compreender como semicondutor um óxido iónico, cuja função é permitir a interligação das fibras revestidas com o óxido semicondutor activo nos terminais da região de canal, sendo a sua utilização como regiões de dreno e fonte (5), sendo preferencialmente à base de ligas de zinco e índio.
Processo de acordo com a reivindicação 3 caracterizado por incorporar estruturas do tipo eléctrodo metálico (3) -papel composto por fibras (2) - semicondutor (1), em que o papel de origem celulósica natural ou sintética ou mista funciona simultaneamente como dieléctrico e elemento capaz de permitir induzir e armazenar cargas na fibra, no semicondutor activo ou na interface semicondutor papel.
Processo de acordo com a reivindicação 3 caracterizado por aplicar ao referido papel de origem celulósica natural ou sintética ou mista uma camada (4) de passivação ou adaptação antes de se depositar qualquer outro elemento componente do dispositivo final.
Processo de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por a referida camada (4) de passivação ou adaptação a aplicar compreender material dieléctrico covalente ou iónico de elevada resistividade eléctrica, em particular com espessuras de 1 nm até 500 nm, mais de duas ordens de grandeza inferiores à espessura das fibras que constituem o papel.
Processo de acordo com a reivindicação 3 caracterizado por encapsular o dispositivo final por um dieléctrico (6) com espessura até 30 μιη.
Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2 caracterizado por o referido filme (2) compreender fibras de celulósicas naturais ou sintéticas produzidas por técnicas de regeneração, dissolução ou mistas com a capacidade de ter polarização eléctrica espontânea em que o dieléctrico tem cargas quasi-permanentes armazenadas independentemente de qualquer campo eléctrico aplicado, com- portando-se de forma similar a electretes.
Processo de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por as fibras celulósicas do referido papel (2) serem embebidas numa resina ou cola iónica cuja electronegatividade é controlada, preferencialmente por adição de espécies catiónicas como o alumínio.
Dispositivo electrónico ou optoelectrónico activo semicondutor de efeito de campo com memória não volátil caracterizado por compreender um filme fino, designado papel (2), à base de fibras celulósicas naturais, fibras sintéticas ou mistas no dieléctrico do referido dispositivo.
Dispositivo de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por o referido filme (2) actuar adicionalmente como substrato do referido dispositivo, tornando-o auto-sustentável.
Dispositivo de acordo com a reivindicação 15 ou 16 caracterizado por compreender adicionalmente um ou mais componentes, de origem orgânica ou inorgânica, com características eléctricas de um metal (3, 5), semicondutor (1), isolante (6) ou de adaptação (4), em estruturas singulares, compostas ou de multicamada, depositados de forma discreta ou contínua sobre as duas superfícies do papel.
Dispositivo de acordo com a reivindicação 17 caracterizado por o componente ou componentes condutores (3, 5) compreenderem material condutor orgânico ou inorgânico, metálico ou óxido semicondutor de elevada condutividade, com espessuras até 30 um.
Dispositivo de acordo com a reivindicação 17 caracterizado por o componente ou componentes semicondutores (1) compreenderem material inorgânico covalente, ou iónico singular ou composto, ou orgânico, com espessura entre 1 nm e 30 um, preferencialmente ligas de silício ou óxidos multicompostos à base de zinco.
Dispositivo de acordo com a reivindicação 17 caracterizado por compreender como semicondutor um óxido iónico, cuja função é permitir a interligação das fibras revestidas com o óxido semicondutor activo nos terminais da região de canal, sendo a sua utilização como regiões de dreno e fonte (5), sendo preferencialmente à base de ligas de zinco e índio.
Dispositivo de acordo com a reivindicação 17 caracterizado por compreender estruturas do tipo eléctrodo metálico (3) - papel composto por fibras (2) - semicondutor (1), em que o papel de origem celulósica natural ou sintética ou mista funciona simultaneamente como dieléctrico e elemento capaz de permitir induzir e armazenar cargas na fibra, no semicondutor activo ou na interface semicondutor papel.
[Claim 22] Dispositivo de acordo com a reivindicação 17 caracterizado por compreender uma camada (4) de passivação ou adaptação directamente sobre o papel (2), antes de se depositar qualquer outro elemento componente do dispositivo final.
[Claim 23] Dispositivo de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por a referida camada (4) de passivação ou adaptação a aplicar compreender material dieléctrico covalente ou iónico de elevada resistividade eléctrica, em particular com espessuras até 500 nm, mais de duas ordens de grandeza inferiores à espessura das fibras que constituem o papel.
[Claim 24] Dispositivo de acordo com a reivindicação 17 caracterizado por o dispositivo final estar encapsulado por um dieléctrico (6) com espessura até 30 μιη.
[Claim 25] Dispositivo de acordo com a reivindicação 17 caracterizado por os dispositivos terem a forma de um transístor tipo n ou p capazes de guardarem cargas eléctricas e iónicas ao longo das fibras que constituem o papel (2) em função da sua electronegatividade quando sujeitas a uma tensão degrau positiva, ou negativa, aplicada ao eléctrodo porta (3) e de manterem as cargas após a retirada a aplicação dessa tensão, funcionando no modo de porta flutuante.
[Claim 26] Dispositivo de acordo com a reivindicação 25 caracterizado por estar apto a que a informação guardada ao longo das fibras do papel possa ser totalmente removida ou apagada desde que se aplique uma tensão de sinal contrário à utilizada para guardar a informação e de intensidade igual ou superior à utilizada para guardar a informação.
[Claim 27] Dispositivo de acordo com a reivindicação 25 caracterizado por estar apto a guardar no mesmo espaço informações distintas e escritas com potenciais distintos que o dispositivo é capaz de reconhecer de forma selectiva.
[Claim 28] Dispositivo de acordo com a reivindicação 25 caracterizado por estar apto a que a informação guardada possa ser continuamente acumulada por aplicação de tensões degrau de amplitudes diferentes ao eléctrodo porta (3), contínuo ou não, situado na face do papel (2) oposta àquela que contém o semicondutor activo (1). Dispositivo de acordo com a reivindicação 25 caracterizado por estar apto a que a informação guardada não seja totalmente apagada se a tensão aplicada de sinal contrário tiver um valor em módulo inferior à tensão utilizada para escrever a informação. Dispositivo de acordo com a reivindicação 25 caracterizado por compreender sobre a camada semicondutora (1) dos dispositivos, dois materiais depositados de elevada condutividade perfeitamente iguais em termos de condutividade e separados entre si de distâncias que podem ir dos 10 nm a 500 um, designados respectivamente de região de dreno e de região de fonte (5) e que permitem a interligação das fibras do papel (2) que contêm o óxido semicondutor activo de cada um dos lados da região de canal.
Dispositivo de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por as regiões de dreno e fonte compreenderem entre si um semicondutor contínuo orgânico ou inorgânico iónico, com condu- tividades de pelo menos três ordens de grandeza superior à do material semicondutor colocado sobre as fibras do papel, e sobre as quais foram depositadas, designada de região de canal (1), com espessuras em função da espessura das fibras de papel que contêm o semicondutor activo que constitui a região do canal, e que variam preferencialmente entre os 1 nm e os 500 nm.
Dispositivo de acordo com a reivindicação 24 caracterizado por o semicondutor activo depositado sobre as fibras do papel de forma discreta ser substituído por dois semicondutores (1, 7) de natureza electrónica complementar isto é tipo p e tipo n, ou vice- versa, justapostos e separados entre si de distâncias entre os 50 nm e os 10 um, formando um dispositivo designado complementar.
Dispositivo de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por os dois semicondutores (1, 7) serem ligados entre si pelo mesmo material a usar respectivamente como dreno e fonte de cada um deles, funcionando como eléctrodo comum e compreender adicionalmente dois terminais (5) independentes depositados e idênticos electronicamente em cada um dos extremos das regiões de canal complementares que fazem a interligação entre as fibras (2) que contêm os respectivos semicondutores activos (1, 7), designados de fonte ou dreno ou vice-versa.
Dispositivo de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por no dispositivo complementar, os dois transístores nunca estarem simultaneamente no estado ligado.
Dispositivo de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por no dispositivo complementar, a informação armazenada só é apagada por aplicação de uma tensão de sinal contrário e com a mesma intensidade à utilizada para guardar a informação no eléctrodo porta (3).
Dispositivo de acordo com a reivindicação 15 ou 16 caracterizado por o referido papel (2) compreender fibras celulósicas naturais, fibras sintéticas ou mistas produzidas por técnicas de regeneração ou dissolução com a capacidade de ter polarização eléctrica espontânea em que se reivindica o dieléctrico ter cargas quasi- permanentes armazenadas independentemente de qualquer campo eléctrico aplicado, comportando-se de forma similar a electretes. Dispositivo de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por as fibras celulósicas do referido papel (2) serem embebidas numa resina ou cola iónica cuja electronegatividade é controlada, preferencialmente por adição de espécies catiónicas como o alumínio.
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